钙是自然最著名的结构材料。的确,钙是所有生物的必要组成部分,并且在许多非生命事物中也很丰富,尤其是那些有助于维持生命的人,例如土壤和水。牙齿,贝壳,骨骼和洞穴钟乳石都是钙的产物。
有趣的是,钙似乎在何处排在第五位:它是地壳中质量的第五大元素(氧气,氧气,硅,铝和铁之后);海水中第五大量溶解离子(钠,氯化物,镁和硫酸盐之后);以及人体中第五大元素(氧气,碳,氢和氮之后)。但是,这是最丰富的金属人体中的元素,其中99%可以在我们的骨头和牙齿中找到(约2磅!)。化学学院。
钙在其纯粹的元素状态下,是一种柔软的银色碱金属。但是,重要的是要注意,在本质上这种孤立的状态中永远不会发现钙,而是存在于化合物中。钙化合物可以在多种矿物质中找到,包括石灰石(碳酸钙),石膏(硫酸钙)和氟酸盐(氟化钙),根据化学学院。钙约占地壳重量的4.2%。
为了隔离纯钙,必须通过电解提取,该技术使用直接电流将元素与天然发生的来源分开。一旦分离出来,钙就具有反应性,并且在暴露于空气时会形成灰白色的氧化物和氮化物涂层。
钙(CA)在第20位元素周期表,出现在同一柱(IIA组)的镁(与其他碱土金属(一组比大多数金属更具化学作用的金属))中出现。钙来自拉丁单词“ calx”,含义酸橙。这不是对果实的参考,而是氧化钙(CAO),这是源自加热的石灰石的有用建筑材料。
发现
1808年,康沃尔化学家和发明家汉弗莱·戴维爵士(Sir Humphry Davy)是第一个成功隔离钙的人。其他一些科学家Magnus Pontin和JönsJacob Berzelius也接近了。在石灰和氧化汞的混合物上进行电解后,他们能够产生钙汞合金。这次,戴维(Davy皇家化学学会。
一旦成功隔离了钙,就可以进一步研究该元素,从而揭示其对所有生物生存的重要性。
只是事实
- 原子数(核中的质子数):20
- 原子符号(在元素的周期表上):ca
- 原子重量(原子的平均质量):40.078
- 密度:每立方厘米1.55克
- 室温的阶段:固体
- 熔点:1,548华氏度(842摄氏度)
- 沸点:2,703 F(1,484 C)
- 同位素的数量(具有不同数量中子的同一元素的原子):24; 5稳定
- 最常见的同位素:CA-40(自然丰度的97%); CA-44(自然丰度的2%); CA-42(自然丰度的0.6%); CA-48(自然丰度的0.2%); CA-43(自然丰度的0.1%); CA-46(自然丰度的0.004%。
基本矿物
钙对人体极为重要。它不仅对骨头和牙齿至关重要,而且通过将信息从大脑传递到我们所有身体部位来有助于肌肉运动。所有生物中的细胞都必须与彼此交流或“信号”。钙离子充当这些细胞之间的重要使者,并且在所有多细胞生命形式中都是必要的。它们还有助于释放激素和酶。
在食物中,钙以矿物质形式发现。钙含量高的食物包括乳制品,例如牛奶,奶酪和酸奶 - 以及一些蔬菜,例如羽衣甘蓝,豆瓣,菠菜和西兰花。为了使钙正确吸收,应使用维生素D。镁对于适当同化和体内的钙使用也是必要的。实际上,如果我们服用过多的钙且镁不足,则可能导致体内问题。
谁知道?
- 据Chemicool称,酸橙或氧化钙在暴露于氧气的火焰时会产生鲜艳的,强烈的光。在1800年代,在发明电力之前,该物质被用来点亮剧院,因此演员们真正表现出“众人瞩目的焦点”,因此是俗话说的。
- 当海龟(通常是宠物海龟)没有足够的钙在血液中循环时,它们可能会出现一种称为代谢骨病的疾病,通常称为软壳综合征。为了使乌龟健康,钙与磷比率应为2:1。但是,当它们的钙水平较低时,矿物在人体试图平衡物体的尝试中从骨骼中浸出。结果是柔软的骨头,无力和柔软的壳,通常会导致死亡。可以通过适当的饮食和足够的阳光来预防该疾病(或其他适合爬行动物的照明)。
- 在地下洞穴中发现的冰柱形地层的钟乳石和石塔岩是通过有方解石残基的积累而缓慢形成的。当水从石灰石洞穴的天花板上的裂缝中渗入,散发并沿着方解石的痕迹(石灰石的建筑物材料)散发出来时,就会发生这种情况。当水从天花板上滴落时,该方解石残留物开始在滴落的位置积聚,最终导致冰柱形钟乳石悬挂在洞穴天花板上。从钟乳石上滴水的这种水则在下面的地面形成石塔米木。
- 许多营养学家建议钙镁比为2:1。但是,尽管我们的身体需要更多的钙,但实际上,我们更有可能在镁缺乏。这是因为我们的身体倾向于存储和回收钙,而镁被使用或排泄,并且必须每天补充。
- 碳酸钙是许多抗酸剂(例如TUM和ROLAIDS)中的活性成分。碱性化合物通过中和负责胃灼热和消化不良的胃酸来起作用。
健康的土壤
钙不仅对人类的生命必不可少,而且它还是植物生长的必不可少的营养。在大多数类型的土壤中,钙可以通过矿物的风化为植物提供。作为一种碱性的金属,钙在控制土壤pH(氢的潜力)中起着至关重要的作用,这是土壤酸度或碱度的度量。
Feike A. Dijkstra说,钙的可利用性可能会间接影响对土壤pH值敏感的许多微生物过程,例如分解,氮矿化和硝化。
在大多数土壤中,钙通常很丰富,某些地区的钙自然更高或更低。 Dijkstra告诉Live Science:“土壤中高水平的钙通常在干旱和半干旱地区发现潜在的蒸散量大于实际降雨量。” “某些植物已经适应富含钙的富含钙和碱性土壤,被称为钙质。相反,钙叶叶是在钙贫穷和酸性土壤中壮成长的植物。”
当土壤中pH不平衡时,可能会出现问题。 Dijkstra解释说。但是,更大的问题通常位于钙太少的土壤中,因为这会导致土壤酸化。当钙通过大雨或更多问题(酸雨)从土壤中浸出时,可能会发生这种情况。
Dijkstra说:“在1970年代和1980年代,酸雨是影响美国东北部和欧洲许多森林的一个主要问题。” “当酸雨到达土壤时,酸雨中这些强酸的质子代替了交换地点上的钙阳离子,钙从土壤剖面中浸出。”
他说:“酸雨杀死了许多森林,因为相关的土壤酸化导致铝的溶解度提高。铝在土壤中的某些浓度高于某些浓度时对植物有毒。” “自从根据1990年《清洁空气法》制定的酸雨计划以来,酸雨已成为美国东北部森林的问题”
用途
钙化合物具有多种用途,尤其是在建筑材料的制造中。石膏或硫酸钙用于制作石膏和“巴黎石膏”,这是一种重的白色粉末,当与水混合时,将其硬化成铸件以固定骨折的骨骼。
石灰石或碳酸钙直接用作建筑材料,并间接用于水泥。当石灰石加热时,它会释放出二氧化碳,留下速溶(氧化钙)。当快速利润与水混合时,它会产生用于制作水泥的蓝石灰(氢氧化钙)。蓝石灰还用作土壤调节剂和水处理剂,以降低酸度。根据皇家化学学会的说法,当与沙子混合时,成酸橙会从空气中拉入二氧化碳,并将其变成石灰石膏。
纯钙金属在制备其他类型的金属(例如thorm and uranium and锆)中用作还原剂。它也可以用作铝,铜,铅和镁合金的合金剂,也可以用作多种亚铁和非有产性合金的脱氧剂,去硫化剂和脱氧剂。
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